发光元件、发光装置、电子设备以及照明装置制造方法

发光元件、发光装置、电子设备以及照明装置制造方法
【专利摘要】提供一种驱动电压低且发光效率高的发光元件。该发光元件在一对电极之间包括空穴传输层以及在空穴传输层上的发光层。该发光层包括具有电子传输性的第一有机化合物、具有空穴传输性的第二有机化合物以及将三重激发态能转换成发光的发光性第三有机化合物。第一有机化合物和第二有机化合物的组合形成激基复合物。空穴传输层使用两种或更多种有机化合物形成并至少具有第二有机化合物。
【专利说明】发光元件、发光装置、电子设备以及照明装置

【技术领域】
[0001] 本发明的一个方式涉及一种发光元件，其中通过施加电场能够发光的有机化合物 设置在一对电极之间；并且还涉及具有这种发光元件的发光装置、电子设备以及照明装置。

【背景技术】
[0002] 包含具有如薄型、轻量、高速响应及低电压直流驱动等的特征的有机化合物作为 发光体的发光元件被期待应用于下一代平板显示器。尤其是，发光元件配置为矩阵状的显 示装置与传统的液晶显示装置相比有视角宽且可见度高的优点。
[0003] 认为发光兀件有如下发光机理：当在夹有包含发光体的发光层的一对电极之间施 加电压时，从阴极注入的电子和从阳极注入的空穴在发光层的发光中心复合而形成分子激 子，并且当该分子激子弛豫到基态时释放出能量且发射光。已知单重激发态和三重激发态 为激发态，并且无论经过上述任一激发态都可以得到发光。从单重激发态（S #)的发光被称 为突光，而从三重激发态（T*)的发光被称为磷光。
[0004] 为了提高这种发光元件的元件特性，已积极地进行元件结构的改良、材料的开发 等(例如，参照专利文献1)。
[0005] [参考文献]
[专利文献1]日本专利申请公开2010-182699号公报。


【发明内容】

[0006] 如专利文献1所公开，已开发了改良的元件结构等；但是，发光元件在发光效率、 可靠性、发光特性等的方面上还需要改良，并被期待研发出具有更优越性能的发光元件。
[0007] 从上述观点来看，本发明的一个方式的目的是提供一种以低电压驱动且发光效率 1?的发光兀件。
[0008] 本发明的一个方式是一种发光兀件，该发光兀件在一对电极之间包括空穴传输层 和在该空穴传输层上的发光层。该发光层包括具有电子传输性的第一有机化合物、具有空 穴传输性的第二有机化合物以及将三重激发态能转换成发光的发光性第三有机化合物。第 一有机化合物和第二有机化合物的组合形成激基复合物。空穴传输层使用两种或更多种的 有机化合物(例如，第二有机化合物以及具有空穴传输性的第五有机化合物）形成且至少具 有第二有机化合物。
[0009] 本发明的一个方式是一种发光兀件，该发光兀件在一对电极之间包括空穴注入 层、在该空穴注入层上的空穴传输层、在该空穴传输层上的发光层、在该发光层上的电子传 输层以及在该电子传输层上的电子注入层。该发光层包括具有电子传输性的第一有机化合 物、具有空穴传输性的第二有机化合物以及将三重激发态能转换成发光的发光性第三有机 化合物。第一有机化合物和第二有机化合物的组合形成激基复合物。空穴传输层使用两种 或更多种的有机化合物(例如，第二有机化合物以及具有空穴传输性的第五有机化合物）形 成且至少具有第二有机化合物。
[0010] 注意，优选的是，在上述各结构中，第一有机化合物用作主体材料，第二有机化合 物用作辅助材料，并且第三有机化合物用作客体材料。换言之，发光层中的第三有机化合物 的质量分数(或者体积分数）优选低于第一有机化合物及第二有机化合物各自的质量分数。 [0011] 此外，在上述各结构中，由第一有机化合物(主体材料）和第二有机化合物(辅助材 料）形成的激基复合物的发射波长长于第一有机化合物(主体材料）和第二有机化合物(辅 助材料）各自的发射波长(荧光波长);因此，第一有机化合物(主体材料）的荧光光谱和第二 有机化合物(辅助材料）的荧光光谱可以变换为位于更长波长一侧的发射光谱。
[0012] 因此，当在本发明的一个方式的发光元件的发光层中形成激基复合物时，可以进 行利用第三有机化合物(客体材料）的吸收光谱与激基复合物的处于比第一有机化合物(主 体材料）和第二有机化合物(辅助材料）各自的发射波长(荧光波长）更长波长一侧的发射 光谱之间的重叠的能量转移，来使能量转移效率提高，由此，该发光元件可以具有高发光效 率。
[0013] 此外，空穴传输层使用两种或更多种的有机化合物形成且至少具有第二有机化合 物(辅助材料)，因此可以提高发光层的发光效率并且可以降低发光层的驱动电压。首先，由 于空穴传输层具有用于发光层的第二有机化合物(辅助材料)，在空穴传输层与发光层之间 的空穴传输通过相同HOMO能级而进行，因此从空穴传输层到发光层的空穴注入势垒成为 极小。由此可以降低元件的驱动电压。其次，由于空穴传输层具有与第二有机化合物(辅助 材料)不同的有机化合物，所以可以抑制发光层的三重激发态能扩散到空穴传输层。由此可 以提商兀件的发光效率。
[0014] 该效果是只在空穴传输层使用两种或更多种的有机化合物形成且具有第二有机 化合物(辅助材料)的情况下可获得的效果。例如，当空穴传输层不具有第二有机化合物时， 在空穴传输层与发光层之间的空穴传输通过不同的HOMO能级而进行，这导致驱动电压的 增高。另一方面，当空穴传输层只由第二有机化合物形成时，通过包括在发光层和空穴传输 层的双方之中的第二有机化合物，发光层的三重激发态能扩散到空穴传输层，这导致发光 效率的降低。
[0015] 此外，在上述各结构中，空穴传输层优选具有其最低三重激发能级（?\能级）高于 第一有机化合物(主体材料)的第四有机化合物。此外，空穴传输层优选具有其?\能级高于 第二有机化合物(辅助材料）的第四有机化合物。
[0016] 此时，为了获得驱动电压降低的效果，空穴传输层中的第二有机化合物(辅助材 料）的质量分数(或者体积分数)优选高于或等于20%。此外，为了防止发光层的三重激发态 能扩散到空穴传输层，空穴传输层中的第二有机化合物(辅助材料）的质量分数(或者体积 分数）优选低于或等于80%。因此，空穴传输层中的第四有机化合物的质量分数(或者体积 分数）也优选高于或等于20%且低于或等于80%。
[0017] 此外，优选的是，在上述各结构中，第一有机化合物(主体材料)为缺π电子型杂芳 族化合物，第二有机化合物(辅助材料）为富η电子型杂芳族化合物或芳族胺化合物，并且 第三有机化合物(客体材料）为磷光有机金属配合物。
[0018] 此外，本发明的一个方式在其范围内包括具有发光元件的发光装置、具有发光装 置的电子设备以及照明装置。因此，本说明书中的发光装置是指图像显示装置及光源(例 如，照明装置)。另外，发光装置在其范围内包括下列全部：其中的发光装置连接到连接器 诸如柔性印刷电路（Flexible printed circuit :FPC)、载带封装（Tape Carrier Package: TCP)的模块、其中的印刷线路板设置于TCP端部的模块、以及通过覆晶玻璃（Chip On Glass :COG)方法将1C (集成电路）直接安装在发光元件上的模块。
[0019] 注意，当激基复合物形成在本发明的一个方式的发光元件的发光层中时，可以进 行利用第三有机化合物(客体材料）的吸收光谱与激基复合物的处于比第一有机化合物(主 体材料）和第二有机化合物(辅助材料）各自的发射波长(荧光波长）更长波长一侧的发射 光谱之间的重叠的能量转移，来使能量转移效率提高，由此，该发光元件可以具有高发光效 率。
[0020] 此外，本发明的一个方式的发光兀件在空穴传输层中具有用于发光层的第二有机 化合物(辅助材料)，因此可以在维持高发光效率的同时降低发光元件的驱动电压(尤其是， 接通电压（turn-on voltage))。

【专利附图】

【附图说明】
[0021] 图1说明本发明的一个方式的发光元件。
[0022] 图2A和2B说明本发明的一个方式的概念。
[0023] 图3不出DBq (简称）的一个分子、TPA (简称）的一个分子以及DBq (简称）和TPA (简称）的二聚体的能级。
[0024] 图4A至4F说明DBq (简称）的一个分子、TPA (简称）的一个分子以及DBq (简称） 和TPA (简称）的二聚体的HOMO及LUM0的分布。
[0025] 图5A至5C说明本发明的一个方式的概念。
[0026] 图6说明本发明的一个方式的发光兀件。
[0027] 图7A和7B说明发光元件的结构。
[0028] 图8说明发光元件的结构。
[0029] 图9A和9B说明发光装置。
[0030] 图10A至10D说明电子设备。
[0031] 图11A至11D说明电子设备。
[0032] 图12A至12C说明照明装置。
[0033] 图13说明实施例中的发光元件的结构。
[0034] 图14示出实施例1所示的发光元件的亮度-电流密度特性。
[0035] 图15示出实施例1所示的发光元件的亮度-电压特性。
[0036] 图16示出实施例1所示的发光元件的电流效率-亮度特性。
[0037] 图17示出实施例1所示的发光元件的电流-电压特性。
[0038] 图18示出实施例1所示的发光元件的发射光谱。
[0039] 图19示出实施例2所示的发光元件的亮度-电流密度特性。
[0040] 图20示出实施例2所示的发光元件的亮度-电压特性。
[0041] 图21示出实施例2所示的发光元件的电流效率-亮度特性。
[0042] 图22示出实施例2所示的发光元件的电流-电压特性。
[0043] 图23示出实施例2所示的发光元件的发射光谱。
[0044] 图24示出实施例3所示的发光元件的亮度-电流密度特性。
[0045] 图25示出实施例3所示的发光元件的亮度-电压特性。
[0046] 图26示出实施例3所示的发光元件的电流效率-亮度特性。
[0047] 图27示出实施例3所示的发光元件的电流-电压特性。
[0048] 图28示出实施例3所示的发光元件的发射光谱。
[0049] 图29示出实施例4所示的发光元件的亮度-电流密度特性。
[0050] 图30示出实施例4所示的发光元件的亮度-电压特性。
[0051] 图31示出实施例4所示的发光元件的电流效率-亮度特性。
[0052] 图32示出实施例4所示的发光元件的电流-电压特性。
[0053] 图33示出实施例4所示的发光元件的发射光谱。
[0054] 图34示出实施例4所示的发光元件的归一化亮度-驱动时间特性。
[0055] 图35示出实施例5所示的发光元件的亮度-电流密度特性。
[0056] 图36示出实施例5所示的发光元件的亮度-电压特性。
[0057] 图37示出实施例5所示的发光元件的电流效率-亮度特性。
[0058] 图38示出实施例5所示的发光元件的电流-电压特性。
[0059] 图39示出实施例5所示的发光元件的发射光谱。
[0060] 图40示出实施例5所示的发光元件的归一化亮度-驱动时间特性。
[0061] 图41示出实施例6所示的发光元件的亮度-电流密度特性。
[0062] 图42示出实施例6所示的发光元件的亮度-电压特性。
[0063] 图43示出实施例6所示的发光元件的电流效率-亮度特性。
[0064] 图44示出实施例6所示的发光元件的电流-电压特性。
[0065] 图45示出实施例6所示的发光元件的发射光谱。
[0066] 图46示出实施例7所示的发光元件的亮度-电流密度特性。
[0067] 图47示出实施例7所示的发光元件的亮度-电压特性。
[0068] 图48示出实施例7所示的发光元件的电流效率-亮度特性。
[0069] 图49示出实施例7所示的发光元件的电流-电压特性。
[0070] 图50示出实施例7所示的发光元件的发射光谱。
[0071] 图51示出2mDBTroBq_II (简称）的磷光光谱。
[0072] 图52示出PCzPCNl (简称）的磷光光谱。
[0073] 图53示出DPA2SF (简称）的磷光光谱。
[0074] 图54示出BPAFLP (简称）的磷光光谱。
[0075] 图55示出PCPPn (简称）的磷光光谱。

【具体实施方式】
[0076] 下面，参照附图详细地说明本发明的实施方式。注意，本发明不局限于以下说明的 内容，其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以各种各样的形式变 换。因此，本发明不应该被解释为限定在下面所示的实施方式所记载的内容中。
[0077] 注意，为了容易理解，附图所示的各组分的位置、尺寸和范围等有时不表示准确的 位置、尺寸和范围等。因此，所公开的发明不一定局限于附图等所公开的位置、尺寸、范围 等。
[0078] 在本说明书等中，为了避免组分之间的混同而使用如"第一"、"第二"及"第三"等 序数，并非限定组分数目。
[0079] 实施方式1 在本实施方式中，将说明本发明的一个方式的发光元件的结构概念及该发光元件的具 体结构。首先，参照图1说明本发明的一个方式的发光元件的元件结构。
[0080] 图1所示的元件结构包括在一对电极(第一电极101及第二电极103)之间的空穴 传输层112和在该空穴传输层112上的发光层113。发光层113包括具有电子传输性的第 一有机化合物120、具有空穴传输性的第二有机化合物122以及将三重激发态能转换成发 光的发光性第三有机化合物124。第一有机化合物120和第二有机化合物122的组合形成 激基复合物。空穴传输层112使用两种或更多种的有机化合物(例如，第二有机化合物122 以及具有空穴传输性的第五有机化合物）形成并至少具有第二有机化合物122。
[0081] 注意，在图1中，如果需要，在第一电极101与空穴传输层112之间的区域中可以 形成空穴注入层或空穴传输层。此外，在图1中，如果需要，在第二电极103与发光层113 之间的区域中可以形成电子注入层或电子传输层。
[0082] 注意，优选的是，将第一有机化合物120用作主体材料，将第二有机化合物122用 作辅助材料，并且将第三有机化合物124用作客体材料。换言之，发光层中的第三有机化合 物的质量分数(或者体积分数）优选低于第一有机化合物及第二有机化合物各自的质量分 数。在以下的说明中，有时将第一有机化合物120、第二有机化合物122和第三有机化合物 124分别称为主体材料、辅助材料和客体材料。
[0083] 可以使用例如具有KT6cm2/VS或更高的电子迁移率的电子传输性材料作为第一有 机化合物120 (主体材料)。此外，可以使用例如具有10_6cm2/Vs或更高的空穴迁移率的空 穴传输性材料作为第二有机化合物122 (辅助材料)。
[0084] 注意，在上述结构中，第一有机化合物120 (主体材料)和第二有机化合物122 (辅 助材料)各自的最低三重激发能级能级)优选高于第三有机化合物124 (客体材料)的?\ 能级。这是因为如下缘故：当第一有机化合物120 (主体材料）和第二有机化合物122 (辅 助材料)各自的?\能级低于第三有机化合物124 (客体材料）的?\能级时，有助于发光的第 三有机化合物124 (客体材料）的三重激发态能由第一有机化合物120 (主体材料）及第二 有机化合物122 (辅助材料）猝灭（quench)，这导致发光效率的降低。
[0085] 此外，为了改善从主体材料到客体材料的能量转移效率，考虑作为分子之间的能 量转移机理已知的福斯特（F5rster)机理(偶极-偶极相互作用）及德克斯特（Dexter)机 理（电子交换相互作用）。根据这些机理，优选的是，主体材料的发射光谱(从单重激发态的 能量转移中的荧光光谱，从三重激发态的能量转移中的磷光光谱）与客体材料的吸收光谱 (具体地，最长波长(最低能量）一侧的吸收带中的光谱）大幅度重叠。
[0086] 但是，当例如使用磷光化合物作为客体材料时，难以得到主体材料的荧光光谱与 客体材料的最长波长(最低能量）一侧的吸收带中的光谱之间的重叠。这是因为如下缘故： 如果主体材料的荧光光谱与客体材料的最长波长(最低能量）一侧的吸收带中的光谱重叠， 由于主体材料的磷光光谱位于比荧光光谱长的波长(更低能量）一侧，主体材料的?\能级 就成为比磷光化合物的!\能级低，而导致上述猝灭的问题；然而，当为了避免猝灭的问题而 设计主体材料，使主体材料的?\能级高于用作客体材料的磷光化合物的?\能级时，主体材 料的荧光光谱漂移到更短波长(更高能量）一侧，因此该荧光光谱不与客体材料的最长波长 (最低能量)一侧的吸收带中的吸收光谱有任何重叠。据此，通常，难以获得主体材料的荧光 光谱与客体材料的最长波长(最低能量）一侧的吸收带中的吸收光谱之间的重叠以使主体 材料的从单重激发态的能量转移最大化。
[0087] 因此，在本发明的一个方式中，第一有机化合物120和第二有机化合物122的组合 形成激基复合物（exciplex，也称为激发复合物：excited complex)。以下参照图2A和2B 说明激基复合物。
[0088] 图2A是示出激基复合物的概念的示意图；其示出第一有机化合物120 (或第二有 机化合物122)的荧光光谱、第一有机化合物120 (或第二有机化合物122)的磷光光谱、第 三有机化合物124的吸收光谱以及激基复合物的发射光谱。
[0089] 例如，在发光层113中，第一有机化合物120 (主体材料)的荧光光谱及第二有机化 合物122 (辅助材料）的荧光光谱转换为位于更长波长一侧的激基复合物的发射光谱。并 且，选择第一有机化合物120 (主体材料）和第二有机化合物122 (辅助材料)，使得激基复 合物的发射光谱与第三有机化合物124 (客体材料）的吸收光谱大幅度重叠，由此可以使从 单重激发态的能量转移最大化(参照图2A)。
[0090] 注意，在三重激发态的情况下，同样认为发生从激基复合物的能量转移，而不发生 从主体材料的能量转移。
[0091] 因此，因为所形成的激基复合物的发射波长长于第一有机化合物120 (主体材料） 和第二有机化合物122 (辅助材料）各自的发射波长(突光波长)，所以第一有机化合物120 (主体材料）的荧光光谱或第二有机化合物122 (辅助材料）的荧光光谱可以成为位于更长 波长一侧的发射光谱。
[0092] 此外，激基复合物可具有极小的单重激发态能与三重激发态能之间的差异。换言 之，激基复合物的从单重态的发射光谱与其从三重态的发射光谱彼此极为接近。因此，如上 所述，在激基复合物的发射光谱(一般来说，从激基复合物的单重态的发射光谱）被设计为 与第三有机化合物124 (客体材料）的位于最长波长一侧的吸收带重叠的情况下，激基复合 物的从三重态的发射光谱(在常温下观察不到，在很多情况下即使在低温下也观察不到）也 与第三有机化合物124 (客体材料）的位于最长波长一侧的吸收带重叠。就是说，除了从单 重激发态的能量转移的效率以外，从三重激发态的能量转移的效率也可得到提高，其结果 是，从单重激发态和三重激发态双方高效地得到发光。
[0093] 如上所述，在本发明的一个方式的发光元件中，通过利用形成在发光层113中的 激基复合物的发射光谱与第三有机化合物124 (客体材料）的吸收光谱之间的重叠而转移 能量；因此能量转移的效率很高。
[0094] 此外，激基复合物只处于激发态；由此没有能够吸收能量的基态。因此，在原理上 不可能发生如下现象：其中，由于第三有机化合物124 (客体材料）的从单重激发态和三重 激发态到激基复合物的能量转移，在发光之前第三有机化合物124 (客体材料）失活（S卩，发 光效率降低）的现象。
[0095] 注意，上述激基复合物通过激发态的异种分子间的相互作用形成。一般已知激 基复合物在具有相对低的 LUMO (LUMO :Lowest Unoccupied Molecular Orbital :最低未 占据分子轨道）能级的材料和具有相对高的HOMO (HOMO :Hightest Occupied Molecular Orbital :最高占据分子轨道）能级的材料之间容易形成。
[0096] 在此，参照图2B说明第一有机化合物120、第二有机化合物122和激基复合物的能 级的概念。注意，图2B示意性地示出第一有机化合物120、第二有机化合物122和激基复合 物的能级。
[0097] 第一有机化合物120 (主体材料)和第二有机化合物122 (辅助材料)的HOMO能级 和LUM0能级彼此不同。具体地说，各个能级按如下顺序不同：第一有机化合物120的HOMO 能级<第二有机化合物122的HOMO能级<第一有机化合物120的LUM0能级<第二有机化 合物122的LUM0能级。当使用上述两种有机化合物形成激基复合物时，激基复合物的LUM0 能级及Η0Μ0能级分别来源于第一有机化合物120 (主体材料）及第二有机化合物122 (辅 助材料）（参照图2B)。
[0098] 激基复合物的发射波长依赖于Η0Μ0能级与LUM0能级之间的能量差。作为一般倾 向，当能量差大时，发射波长短，并且当能量差小时，发射波长长。
[0099] 因此，激基复合物的能量差小于第一有机化合物120 (主体材料）的能量差及第二 有机化合物122 (辅助材料）的能量差。换言之，激基复合物的发射波长长于第一有机化合 物120和第二有机化合物122各自的发射波长。
[0100] 为了确认激基复合物实际上是否具有上述特性，如下述进行分子轨道计算。一 般来说，杂芳族化合物和芳族胺的组合经常在比芳族胺的LUM0能级低的杂芳族化合物的 LUM0能级(容易接受电子的性质)以及比杂芳族化合物的Η0Μ0能级高的芳族胺的Η0Μ0能级 (容易接受空穴的性质）的影响下形成激基复合物。于是，使用为形成杂芳族化合物的LUM0 的典型骨架的二苯并[f，h]喹喔啉(简称：DBq)(这是本发明的一个方式中的第一有机化合 物120的模型)以及为形成芳族胺的Η0Μ0的典型骨架的三苯胺(简称：TPA)(这是本发明的 一个方式中的第二有机化合物122的模型）的组合来进行计算。
[0101] 首先，使用时间依赖密度泛函理论（TD-DFT)计算出DBq (简称）的一个分子和TPA (简称）的一个分子的最低单重激发态（SJ和最低三重激发态（?\)中的最佳分子结构及激 发能量。再者，还计算出DBq (简称）和ΤΡΑ (简称）的二聚体的激发能量。
[0102] 在密度泛函理论（DFT)中，总能量表示为电势能、电子间静电能、电子的运动能及 包括所有的其他复杂的电子间的互相作用的交换相关能的总和。在DFT中，还使用以电子 密度表示的单电子势的泛函（另一函数的函数）来近似表示交换相关作用，使得可以进行速 度快且精度高的计算。在此，使用混合泛函B3LYP来规定涉及交换相关能的各参数的权重。
[0103] 此外，作为基底函数，将6-311 (对每个价轨道使用三个收缩函数（contraction function)的三重分裂价层（triple-split valence)基底组的基底函数)应用于所有原子。
[0104] 通过上述基底函数，例如，在氢原子的情况下考虑Is至3s的轨道，而在碳原子的 情况下考虑Is至4s以及2p至4p的轨道。再者，为了提高计算精度，p函数及d函数作为 极化基底组分别加到氢原子及氢原子以外的原子。
[0105] 注意，使用Gaussian09作为量子化学计算程序。使用高性能计算机（Altix4700, SGI Japan, Ltd.制造）进行计算。
[0106] 首先，算出DBq (简称）的一个分子、TPA (简称）的一个分子及DBq (简称）和TPA (简称）的二聚体的HOMO能级及LUM0能级。图3示出HOMO能级及LUM0能级。
[0107] 如图3所示，提示DBq (简称）和TPA (简称）的二聚体在比TPA (简称）的LUM0能 级低的DBq (简称）的LUMO能级（-1. 99eV)和比DBq (简称）的HOMO能级高的TPA (简称） 的HOMO能级（-5. 21eV)的影响下形成DBq (简称）和TPA (简称）的激基复合物。
[0108] 图4A至4F示出DBq (简称）的一个分子、TPA (简称）的一个分子及DBq (简称)和 TPA (简称）的二聚体的HOMO和LUM0的分布。
[0109] 注意，图4A示出DBq (简称）的一个分子的LUM0分布，图4B示出DBq的一个分子 的HOMO分布，图4C示出TPA (简称）的一个分子的LUM0分布，图4D示出TPA (简称）的一 个分子的HOMO分布，图4E示出DBq (简称）和TPA (简称）的二聚体的LUM0分布，图4F示 出DBq (简称）和TPA (简称）的二聚体的HOMO分布。
[0110] 如图4E和4F所示，DBq (简称）和TPA (简称）的二聚体的LUM0分布在DBq (简 称）一侧，而其Η0Μ0分布在TPA (简称）一侧，与图3所不的结果一致。
[0111] 本发明的一个方式的激基复合物的形成过程可以为如下两个过程的任一。
[0112] 激基复合物的一个形成过程如下：由具有载流子（阳离子或阴离子）的第一有机化 合物120 (主体材料）和第二有机化合物122 (辅助材料）形成激基复合物。
[0113] 一般来说，当电子和空穴在主体材料中复合时，激发能量从激发态的主体材料转 移到客体材料，由此客体材料成为激发态而发光。在激发能量从主体材料转移到客体材料 之前，主体材料本身发光或激发能量变为热能，这导致激发能量的部分失活。
[0114] 但是，在本发明的一个方式中，从具有载流子（阳离子或阴离子）的第一有机化合 物120 (主体材料)和第二有机化合物122 (辅助材料)形成激基复合物；因此可以抑制第一 有机化合物120 (主体材料）的单重态激子的形成。换言之，可以存在不形成单重态激子而 直接形成激基复合物的过程。由此，可以避免上述单重激发态能的失活。因此，可以得到寿 命长的发光元件。
[0115] 例如，在第一有机化合物120是电子传输性材料中的具有容易俘获电子(载流子） 的性质(具有低LUM0能级）的电子俘获性的化合物并且第二有机化合物122是空穴传输性 材料中的具有容易俘获空穴(载流子）的性质(具有高Η0Μ0能级）的空穴俘获性的化合物的 情况下，由第一有机化合物120的阴离子和第二有机化合物122的阳离子直接形成激基复 合物。通过这种过程形成的激基复合物特别被称为电致激基复合物（electroplex)。
[0116] 以上述方式，通过抑制第一有机化合物120 (主体材料）的单重激发态的产生，且 将能量从电致激基复合物转移到第三有机化合物124 (客体材料)，可以得到发光效率高的 发光元件。注意，在此情况下，同样地抑制第一有机化合物120 (主体材料）的三重激发态 的产生，而直接形成激基复合物；因此可发生从激基复合物到第三有机化合物124 (客体材 料）的能量转移。
[0117] 激基复合物的另一个形成过程是基本过程，其中，第一有机化合物120 (主体材料） 和第二有机化合物122 (辅助材料）中的一方形成单重态激子，然后与基态的另一方相互作 用来形成激基复合物。与电致激基复合物不同，在此情况下，暂时生成第一有机化合物120 (主体材料）或第二有机化合物122 (辅助材料）的单重激发态，但是该单重激发态迅速地变 换为激基复合物；由此可以避免单重激发态能的失活。因此，可以避免第一有机化合物120 或第二有机化合物122的激发能量失活。注意，在此情况下，第一有机化合物120 (主体材 料）的三重激发态可类似地迅速地变换为激基复合物，并且能量从激基复合物转移到第三 有机化合物124 (客体材料)。
[0118] 注意，在第一有机化合物120 (主体材料）为电子俘获性化合物，第二有机化合物 122 (辅助材料）为空穴俘获性化合物，这些化合物的HOMO能级的差异及LUM0能级的差异 大(具体而言，差异为〇. 3eV或更大）的情况下，电子选择性地进入第一有机化合物120 (主 体材料)并且空穴选择性地进入第二有机化合物122 (辅助材料)。此时，形成电致激基复合 物的过程可优先于经过单重态激子形成激基复合物的过程。
[0119] 接着，示出激发能量的计算结果。DBq(简称)的一个分子的Si激发能量为3. 294eV， 荧光波长为376. 4nm。DBq(简称)一个分子的?\激发能量为2. 460eV，磷光波长为504. lnm。 另一方面，TPA (简称)的一个分子的Si激发能量为3. 508eV，荧光波长为353. 4nm。TPA (简 称）一个分子的?\激发能量为2. 610eV，磷光波长为474. 7nm。
[0120] 在此，示出从DBq (简称）和TPA (简称）的二聚体的Si和?\能级下的最佳分子结 构获得的激发能量。DBq (简称）和ΤΡΑ (简称）的二聚体的Si激发能量为2.036eV，荧光波 长为609. lnm。DBq (简称）和TPA (简称）的二聚体的?\激发能量为2. 030eV，磷光波长为 610. Onm。
[0121] 上文表示DBq (简称）和TPA (简称）的二聚体的荧光波长长于DBq (简称）的一个 分子的突光波长和TPA (简称）一个分子的突光波长。上文还表不DBq (简称）和TPA (简 称）的二聚体的荧光波长与磷光波长之间的差异只为〇. 9nm，并且这些波长大致相同。
[0122] 从这些结果表明，激基复合物可以将单重激发态能和三重激发态能集成为大致相 同的能量。因此，如上所述，表明激基复合物可以从单重激发态和三重激发态的双方高效地 将能量转移到磷光化合物。
[0123] 这种效果是使用激基复合物作为用于能量转移的介质而获得的特定效果。一般而 言，考虑从主体材料的单重激发态或三重激发态到磷光化合物的能量转移。另一方面，本发 明的一个方式与传统技术的显著不同之处是首先形成主体材料和另一材料的激基复合物， 并使用从该激基复合物的能量转移。此外，上述不同之处可以提供空前的高发光效率。
[0124] 注意，一般而言，将激基复合物用于发光元件的发光层有如可以抑制发光颜色等 的优点，但是在很多情况下导致发光效率显著地降低。由此，以往激基复合物的使用被认为 不适合于获得高效率的发光元件。然而，如本发明的一个方式所示，本发明人发现，将激基 复合物用于能量转移的介质，反而使发光效率最大化。该技术思想与传统的固定观念冲突。
[0125] 为了使激基复合物的发射光谱与第三有机化合物124 (客体材料）的吸收光谱充 分地彼此重叠，发射光谱的峰值的能量与吸收光谱的最低能量一侧的吸收带的峰值的能量 之间的差异优选为〇. 3eV或更小。该差异更优选为0. 2eV或更小，进一步优选为0. leV或 更小。
[0126] 优选的是，在本发明的一个方式的发光元件中，激基复合物的激发能量充分地转 移到第三有机化合物124 (客体材料)，并实质上观察不到来自激基复合物的发光。因此，能 量优选通过激基复合物转移到第三有机化合物124 (客体材料)，使得第三有机化合物124 发射磷光。注意，第三有机化合物124优选为将三重激发态能变换为发光的发光性材料，特 别优选为磷光有机金属配合物。
[0127] 接着，参照图5A至5C说明本发明的一个方式的空穴传输层112和发光层113的能 级概念。注意，图5A至5C示意性地示出空穴传输层112 (空穴传输层112a、112b及112c) 和发光层113的能级。
[0128] 注意，在图5A至5C所示的发光层113中，以上所说明的第一有机化合物120和第 二有机化合物122的组合形成激基复合物。
[0129] 作为例子，图5A示出由其?\能级高于第二有机化合物122 (辅助材料）且其HOMO 能级低于第二有机化合物122 (辅助材料）的一种有机化合物形成的空穴传输层112a的能 级。
[0130] 在图5A所示的结构的情况下，空穴传输层112a的1\能级高于第二有机化合物122 (辅助材料）的?\能级；因此激发能量不容易从发光层113扩散到空穴传输层112a，这可以 提高发光层113的发光效率。此外，通过适当地选择第二有机化合物(适当地控制激基复合 物的发射波长)可以充分地降低接通电压。但是，实用亮度区域中的元件的驱动电压受到空 穴传输层112a的HOMO能级的影响。就是说，由于空穴传输层112a的HOMO能级低于发光 层113的Η0Μ0能级，因此从空穴传输层112a到发光层113的空穴转移不顺利，特别是，高 亮度(实用亮度）区域中的I-V特性降低。其结果是，降低驱动电压变困难。
[0131] 接着，作为例子，图5B示出由其?\能级和Η0Μ0能级与第二有机化合物122 (辅 助材料）相同的一种有机化合物形成的空穴传输层112b的能级。换言之，示出空穴传输层 112b由与第二有机化合物122 (辅助材料）类似的材料形成的情况。
[0132] 在图5B所示的结构的情况下，形成激基复合物的发光层113的Η0Μ0能级和空穴 传输层112b的Η0Μ0能级相同；因此可以使发光层113的驱动电压最小化。但是，发生发光 层113的发光效率降低的现象。该现象可能因如下原因而发生：由于将与发光层113中的 第二有机化合物122 (辅助材料)类似的材料用于形成空穴传输层112b，因此发光层113的 三重激发态能扩散到空穴传输层112b。
[0133] 接着，作为例子，图5C示出由两种或更多种的有机化合物形成且至少包括第二有 机化合物122 (辅助材料)的空穴传输层112c的能级。此外，图5C示出包含其?\能级高于 第一有机化合物120及第二有机化合物122的?\能级且其Η0Μ0能级低于第二有机化合物 122的Η0Μ0能级的第四有机化合物126的空穴传输层112c的能级。
[0134] 在图5C所示的结构的情况下，由于第四有机化合物126的高?\能级，第四有机化 合物126的Η0Μ0能级可以低于第二有机化合物122。因此，激发能量不容易从发光层113 扩散到空穴传输层112c，这可以提高发光层113的发光效率。虽然空穴传输层112c具有 Η0Μ0能级低的第四有机化合物126,但是由于空穴传输层112c具有第二有机化合物122,所 以可以降低实用亮度区域中元件的驱动电压，以及接通电压。
[0135] 当在本发明的一个方式所示的发光元件中将磷光化合物用于第一有机化合物120 (主体材料)时，第一有机化合物120本身容易发光，不容易允许能量转移到第三有机化合物 124 (客体材料)。此时，第一有机化合物120若能高效地发光是有利的，但是由于第一有机 化合物120 (主体材料)导致浓度猝灭的问题，所以难以实现高发光效率。因此，第一有机化 合物120 (主体材料）和第二有机化合物122 (辅助材料）中的至少一个为荧光化合物（即， 容易发生由单重激发态的发光或热失活的化合物）的情况是有效的。因此，优选的是，第一 有机化合物120和第二有机化合物122中的至少一个为荧光化合物。
[0136] 如上所述，在本实施方式的发光元件中，由于利用激基复合物的发射光谱与第三 有机化合物(客体材料）的吸收光谱之间的重叠的能量转移而能够提高能量转移的效率；由 此，发光元件可以具有高发光效率。
[0137] 此外，本实施方式所示的发光元件具有用于发光层的具有空穴传输性的第二有机 化合物也包括在空穴传输层中的元件结构。这种结构由于空穴传输层所具有的第二有机化 合物而使得可以降低发光元件的驱动电压，尤其是，可以降低发光元件的接通电压。此外， 在本发明的一个方式的发光元件中，在空穴传输层中也包含第二有机化合物以外的材料； 因此，与空穴传输层只由第二有机化合物形成的情况不同，由于第二有机化合物以外的材 料可抑制从发光层的三重激发态能的扩散，从而可以实现发光效率高的良好的发光元件。
[0138] 注意，本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的任何结构适当地组合。
[0139] 实施方式2 在本实施方式中，参照图6说明实施方式1中的发光元件的变形例子。注意，对具有与 实施方式1中的发光元件类似的功能的部分使用同一附图标记来表示，并省略该部分的说 明。
[0140] 如图6所不，本实施方式所不的发光兀件在一对电极(第一电极101及第二电极 103)之间包括空穴注入层111、空穴注入层111上的空穴传输层112、空穴传输层112上的 发光层113、发光层113上的电子传输层114以及电子传输层114上的电子注入层115。发 光层113包括具有电子传输性的第一有机化合物120、具有空穴传输性的第二有机化合物 122以及将三重激发态能转换成发光的发光性第三有机化合物124。第一有机化合物120 和第二有机化合物122的组合形成激基复合物。空穴传输层112使用两种或更多种的有机 化合物形成并至少具有第二有机化合物122。
[0141] 注意，在发光层113中，第三有机化合物124 (客体材料）分散在第一有机化合物 120 (主体材料）及第二有机化合物122 (辅助材料）中，由此可以抑制因发光层113中的高 浓度而发生的浓度猝灭；因此，可以提高发光元件的发光效率。
[0142] 第一有机化合物120 (主体材料）和第二有机化合物122 (辅助材料）的组合形成 激基复合物。
[0143] 以下说明制造本实施方式所示的发光元件的具体例子。
[0144] 衬底100用作发光元件的支承体。例如，可以将玻璃、石英或塑料等用于衬底100。 或者，也可以使用柔性衬底。柔性衬底是可以弯曲的衬底，如例如由聚碳酸酯、聚芳酯或聚 醚砜制成的塑料衬底。或者，可以使用薄膜（由聚丙烯、聚酯、聚氟乙烯、聚氯乙烯等制成)、 通过蒸镀形成的无机薄膜等。注意，可以使用其它衬底，只要在发光元件的制造过程中可起 到支承体的作用即可。
[0145] 作为第一电极101及第二电极103,可以使用金属、合金、导电化合物及它们的混 合物等。具体而言，可以使用氧化铟-氧化锡（IT0:Indium Tin Oxide,氧化铟锡)、包含娃 或氧化娃的氧化铟-氧化锡、氧化铟-氧化锌、包含氧化鹤及氧化锌的氧化铟、金（Au)、钼 (Pt)、镍（Ni)、钨（W)、铬（Cr)、钥（Mo)、铁（Fe)、钴（Co)、铜（Cu)、钯（Pd)或钛（Ti)。此外， 可以使用属于元素周期表中第1族或第2族的元素，例如碱金属诸如锂（Li)或铯（Cs)、碱 土金属诸如镁（Mg)、钙（Ca)和锶（Sr)、包含此类元素的合金(例如，MgAg或AlLi)、稀土金 属诸如铕（Eu)或镱（Yb)、包含此类元素的合金、石墨烯等。注意，第一电极101及第二电极 103例如可以通过溅射法或蒸镀法(包括真空蒸镀法)等来形成。注意，在本实施方式中，第 一电极101用作阳极，第二电极103用作阴极。
[0146] 作为用于空穴注入层111及空穴传输层112的空穴传输性高的物质，例如可以举 出：芳族胺化合物诸如4,4'_双[N-(l-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称：NPB或a-NPD)、N， ^-双（3-甲基苯基)，4'-二苯基-[1，1'-联苯]-4,4'-二胺(简称：了卩0)、4,4'，4''-三 (咔唑-9-基)三苯胺(简称：TCTA)、4,4'，4" -三（N，N-二苯基氨基)三苯胺(简称：TDATA)、 4,4'，4''-三[^(3-甲基苯基)4-苯基氨基]三苯胺(简称：101^了4)、4,4'-双[^(螺 环-9，9 ' -联芴-2-基)-N-苯基氨基]联苯(简称：BSPB ); 3-[N-( 9-苯基咔唑-3-基)-N-苯 基氨基]-9-苯基咔唑(简称：PCzPCAl)、3，6-双[N- (9-苯基咔唑-3-基）-N-苯基氨 基]-9-苯基咔唑(简称：PCzPCA2)、3-[N- (1-萘基)-N- (9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯 基咔唑(简称：PCzPCNl)等。还可以使用如下咔唑衍生物：4,4' -二（N-咔唑基）联苯(简 称：CBP)、1，3,5-三[4- (N-咔唑基)苯基]苯(简称：TCPB)、9-[4- (10-苯基-9-蒽基)苯 基]-9H-咔唑(简称：CzPA)。也可以使用后述的空穴传输性材料。在此举出的这些物质主 要是具有l〇_ 6cm2/Vs或更高的空穴迁移率的物质。注意，只要是其空穴传输性高于电子传 输性的物质，则也可以使用上述物质之外的任何物质。
[0147] 高分子化合物诸如聚（N-乙烯基咔唑）（简称：PVK)、聚（4-乙烯基三苯胺）（简称： PVTPA)、聚[N- (4- {Ν' -[4- (4-二苯基氨基）苯基]苯基-Ν' -苯基氨基}苯基）甲基丙 烯酰胺](简称：PTPDMA)或聚[Ν，Ν'_双（4-丁基苯基）-Ν，Ν'_双(苯基）联苯胺](简称： Poly-TPD)也可以用于空穴注入层111及空穴传输层112。
[0148] 作为可以用于空穴注入层111的受主物质的例子，可以举出过渡金属氧化物以及 属于元素周期表中第4族至第8族的金属的氧化物。具体地说，氧化钥是特别优选的。
[0149] 发光层113包括第一有机化合物120 (主体材料)、第二有机化合物122 (辅助材 料）以及第三有机化合物124 (客体材料)。
[0150] 电子传输性材料优选用作第一有机化合物120 (主体材料)。空穴传输性材料优选 用作第二有机化合物122 (辅助材料)。将三重激发态能转换成发光的发光性材料优选用作 第三有机化合物124 (客体材料)。
[0151] 作为电子传输性材料，优选为缺η电子型杂芳族化合物诸如含氮杂芳族化合物； 例如，可以举出如下物质：具有多唑骨架的杂环化合物(例如，噁二唑衍生物、咪唑衍生物以 及三唑衍生物）诸如2- (4-联苯基）-5- (4-叔丁基苯基）-1，3,4_噁二唑（简称：PBD)、 3- (4-联苯基)-4-苯基-5- (4-叔丁基苯基)-1,2,4-三唑(简称：TAZ)、1,3-双[5-(对叔 丁基苯基)-1，3, 4-噁二唑-2-基]苯(简称：0XD-7)、9- [4-( 5-苯基-1，3, 4-噁二唑-2-基） 苯基]-9H-咔唑(简称：C011)、2,2'，2''_ (1，3,5_苯三基)三（1-苯基-1H-苯并咪唑）（简 称：TPBI)、2-[3-(二苯并噻吩-4-基）苯基]-1-苯基-1H-苯并咪唑(简称 ：mDBTBIm-II); 具有二嗪骨架的杂环化合物(例如，吡嗪衍生物、嘧啶衍生物、哒嗪衍生物、喹喔啉衍生物以 及二苯并喹喔啉衍生物）诸如2-[3-(二苯并噻吩-4-基）苯基]二苯并[f，h]喹喔啉(简 称：2mDBTroBq-II)、2-[3' -(二苯并噻吩-4-基）联苯-3-基]二苯并[f，h]喹喔啉(简 称：2mDBTBPDBq-II)、2-[3' - (9H-咔唑-9-基）联苯-3-基]二苯并[f，h]喹喔啉(简称： 2mCzBPDBq)、4, 6-双[3-(菲-9-基)苯基]嘧啶（简称：4, 6mPnP2Pm)、4, 6-双[3- (4-二苯 并噻吩基）苯基]嘧啶(简称：4, 6mDBTP2Pm-II);以及具有吡啶骨架的杂环化合物(例如，批 啶衍生物、喹啉衍生物以及二苯并喹啉衍生物）诸如3, 5-双[3- (9H-咔唑-9-基）苯基] 吡啶（简称：3roCzPPy)、l，3,5-三[3- (3-吡啶基）苯基]苯(简称：TmPyPB)。在上述材料 中，具有二嗪骨架的杂环化合物和具有吡啶骨架的杂环化合物具有高可靠性，所以是优选 的。尤其是，具有二嗪(嘧啶或吡嗪)骨架的杂环化合物具有高电子传输性，这有助于驱动电 压的降低。
[0152] 作为空穴传输性材料，优选为富π电子型杂芳族化合物(例如，咔唑衍生物或 吲哚衍生物）或芳族胺化合物；例如，可以举出如下物质：具有芳族胺骨架的化合物诸如 4,4'-双[^(1-萘基)4-苯基氨基]联苯(简称观8)4州'-双（3-甲基苯基)，州'-二 苯基-[1，1'-联苯]-4,4'-二胺(简称瓜0)、4,4'-双[^(螺-9,9'-联芴-2-基)4-苯 基氨基]联苯(简称：BSPB)、4-苯基-4'- (9-苯基芴-9-基）三苯胺(简称：BPAFLP)、 4-苯基-3' - (9-苯基芴-9-基）三苯胺(简称：mBPAFLP)、4-苯基-4' - (9-苯基-9H-咔 唑-3-基)三苯胺(简称：PCBA1BP)、4, 4' -二苯基-4' ' - (9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯胺 (简称：PCBBilBP)、4- (1-萘基）-4'_ (9-苯基-9H-咔唑-3-基）三苯胺（简称：PCBANB)、 4,4'-二（1-萘基）-4''-(9-苯基-9!1-咔唑-3-基）三苯胺（简称屮〇8咄8)、9,9-二甲 基-N-苯基-N-[4- (9-苯基-9H-咔唑-3-基）苯基]芴-2-胺（简称：PCBAF)、N-苯 基-N-[4- (9-苯基-9H-咔唑-3-基）苯基]螺-9, 9-联芴-2-胺(简称：PCBASF);具有 咔唑骨架的化合物诸如1，3-双（N-咔唑基）苯(简称：mCP)、4,4' -二（N-咔唑基）联苯(简 称：CBP)、3, 6-双（3, 5-二苯基苯基)-9-苯基咔唑(简称：CzTP)、3, 3' -双（9-苯基-9H-咔 唑）（简称：PCCP);具有噻吩骨架的化合物诸如4, 4'，4' ' -(苯-1，3, 5-三基）三(二苯并 噻吩）（简称：DBT3P-II)、2, 8-二苯基-4-[4- (9-苯基-9H-芴-9-基）苯基]二苯并噻 吩(简称：DBTFLP-III)、4-[4- (9-苯基-9H-芴-9-基）苯基]-6-苯基二苯并噻吩(简称： DBTFLP-IV);以及具有呋喃骨架的化合物诸如4, 4'，4'' -(苯-1，3, 5-三基）三(二苯并呋 喃）（简称：DBF3P-II)、4- {3-[3_ (9-苯基-9H-芴-9-基）苯基]苯基}二苯并呋喃（简 称：mmDBFFLBi-II)。在上述材料中，优选为具有芳族胺骨架的化合物和具有咔唑骨架的化 合物，因为这些化合物具有高可靠性和高空穴传输性，这有助于驱动电压的降低。
[0153] 注意，优选的是，这些电子传输性材料及空穴传输性材料在蓝色波长区域不具有 吸收光谱。具体地说，吸收光谱的吸收端优选处于440nm或更小。
[0154] 另一方面，将三重激发态能转换成发光的发光性材料的例子包括磷光材料以及呈 现热活化延迟荧光的热活化延迟荧光（TADF)材料。
[0155] 作为磷光材料，例如，在440nm至520nm具有发光峰值的磷光材料，其例子包括具 有4H-三唑骨架的有机金属铱配合物诸如三{2-[5_ (2-甲基苯基）-4- (2,6_二甲基苯 基)-4Η-1，2,4-三唑-3-基-kN2]苯基-kC}铱（111)(简称：[Ir(mpptz-dmp) 3])、三（5-甲 基-3,4-二苯基-4H-1，2,4-三唑）铱（III)(简称：Ir (Mptz)3)、三[4- (3-联苯）-5-异 丙基-3-苯基-4H-1，2,4-三唑]铱（III)(简称：Ir (iPrptz-3b)3);具有1H-三唑骨架 的有机金属铱配合物诸如三[3-甲基-1- (2-甲基苯基）-5-苯基-1H-1，2,4-三唑]铱 (III)(简称：[Ir (Mptzl-mp)3])、三（1-甲基-5-苯基-3-丙基-1H-1，2,4-三唑)铱（III) (简称：Ir (Prptzl-Me) 3);具有咪唑骨架的有机金属铱配合物诸如fac-三[1- (2, 6-二 异丙基苯基）-2-苯基-1!1-咪唑]铱（111)(简称：11'(丨?印1^)3)、三[3-(2,6-二甲基 苯基）-7-甲基咪唑并[l，2-f]菲啶]铱（III)(简称：Ir (dmpimpt-Me)3);以及以具有 吸电子基的苯基吡啶衍生物为配体的有机金属铱配合物诸如双[2- (4'，6' -二氟苯基）批 啶_N，C2']铱（III)四（1-吡唑基）硼酸盐（酯）（简称：FIr6)、双[2- (4'，6'_二氟苯基） 吡啶_N，C2']铱（III)吡啶甲酸盐（酯）（简称：FIrpic)、双{2-[3'，5'_双(三氟甲基）苯 基]吡啶-N，C2'}铱（III)吡啶甲酸酯（简称：Ir (CF3ppy)2 (pic))、双[2- (4'，6'_ 二氟 苯基)吡啶_N，C2']铱（III)乙酰丙酮化物(简称：FIr (acac))。在上述材料中，具有4H-三 唑骨架的有机金属铱配合物具有高可靠性及高发光效率，所以是特别优选的。
[0156] 在520nm至600nm具有发光峰值的磷光材料的例子包括具有嘧啶骨架的有机金属 铱配合物诸如三（4-甲基-6-苯基嘧啶)铱（III)(简称：Ir (mppm)3)、三（4-叔丁基-6-苯 基嘧啶）铱（III)(简称：Ir (tBuppm)3)、（乙酰丙酮）双（6-甲基-4-苯基嘧啶）铱（III) (简称：Ir (mppm)2 (acac))、（乙酰丙酮）双（6-叔丁基-4-苯基啼陡）铱（III)(简称：Ir (tBuppm)2 (acac))、（乙酰丙酮）双[4- (2-降冰片基）-6-苯基嘧啶]铱（III)(内型、夕卜 型混合物）（缩写：Ir (nbppm)2 (acac))、（乙酰丙酮)双[5-甲基-6- (2-甲基苯基)-4_苯 基嘧啶]铱（111)(简称：11'(1^1!1--111)2( &〇&(3))、（乙酰丙酮）双（4,6-二苯基嘧啶）铱 (III)(简称：Ir (dppm)2 (acac));具有批嗪骨架的有机金属铱配合物诸如（乙酰丙酮）双 (3,5-二甲基-2-苯基批嗪)铱（111)(简称 ：11'(11^^1-]^)2(3〇3(3))、（乙酰丙酮)双（5-异 丙基-3-甲基-2-苯基吡嗪）铱（III)(简称：Ir (mppr-iPr)2 (acac));具有吡啶骨架的 有机金属铱配合物诸如三（2-苯基吡啶-N，C2'）铱（III)(简称：Ir (ppy)3)、双（2-苯基吡 啶_N，C2'）铱（III)乙酰丙酮化物（简称：Ir (ppy)2acac)、双(苯并[h]喹啉）铱（III)乙 酰丙酮化物(简称：Ir (bzq)2 (acac))、三(苯并[h]喹啉）铱（III)(简称：Ir (bzq)3)、三 (2-苯基喹啉_N，C2']铱（III)(简称：Ir (pq)3)、双（2-苯基喹啉_N，C2'）铱（III)乙酰丙 酮化物(简称：Ir (pq)2 (acac));以及稀土金属配合物诸如三（乙酰丙酮）（单菲咯啉）铽 (III)(简称：Tb (acac)3 (Phen))。在上文中举出的材料中，具有嘧啶骨架的有机金属铱 配合物具有特别高的可靠性及发光效率，因此是特别优选的。
[0157] 在600nm至700nm具有发光峰值的磷光材料的例子包括具有嘧啶骨架的有机 金属铱配合物诸如双[4,6_双（3-甲基苯基）嘧啶](二异丁酰甲桥）铱（III)(简称：Ir (5111(^111)2((1让111))、双[4,6-双（3-甲基苯基）嘧啶）（二新戊酰基甲烷）铱（111)(简称 ： Ir (5mdppm)2 (dpm))、双[4,6_二(萘-1-基）嘧啶](二新戊酰基甲烷）铱（III)(简称： 11*((11即111)2((1?111)) ;具有吡嗪骨架的有机金属铱配合物诸如（乙酰丙酮）双（2,3,5-三 苯基吡嗪）铱（111)(简称：11'(丨--1〇 2(&〇&(：))、双（2,3,5-三苯基吡嗪）（二新戊酰基甲 烷）铱（III)(简称：Ir (tppr)2 (dpm))、（乙酰丙酮）双[2,3-双（4-氟苯基）喹喔啉]铱 (III)(简称：Ir (Fdpq)2 (acac));具有吡啶骨架的有机金属铱配合物诸如三（1-苯基异 喹啉-N，C2'）铱（III)(简称：Ir (piq)3)、双（1-苯基异喹啉_N，C2'）铱（III)乙酰丙酮化 物(简称：Ir (piq) 2acac);钼配合物诸如 2, 3, 7, 8, 12, 13, 17, 18-八乙基-21H，23H-卟啉 钼（II)(简称：PtOEP);以及稀土金属配合物诸如三（1，3_二苯基-1，3-丙二酮）（单菲咯 啉）铕（III)(简称：Eu (DBM)3 (Phen))、三[1- (2-噻吩甲酰基）-3,3,3_三氟丙酮](单 菲咯啉）铕（III)(简称：Eu (TTA)3 (Phen))。在上文中举出的材料中，具有嘧啶骨架的有 机金属铱配合物具有特别高的可靠性及发光效率，因此是特别优选的。另外，具有吡嗪骨架 的有机金属铱配合物可以提供色度良好的红色发光。
[0158] 注意，TADF材料所呈现的"延迟荧光"是指具有与通常的荧光相同的光谱并且具 有非常长的寿命的发光。该寿命为1〇_ 6秒或更长，优选为1〇_3秒或更长。TADF材料的具体 例子包括富勒烯、其衍生物、如硫酸原黄素等吖啶衍生物、以及曙红（eosin)。也可以举出含 金属卟啉诸如包含镁(Mg)、锌（Zn)、镉（Cd)、锡（Sn)、钼（Pt)、铟（In)或钯（Pd)的卟啉。该 含金属卟啉的例子包括原卟啉-氟化锡配合物（SnF2 (Proto IX))、中卟啉-氟化锡配合物 (SnF2 (Meso IX))、血卩卜啉-氟化锡配合物（SnF2 (Hemato IX))、粪卩卜啉四甲基酯-氟化锡 配合物（SnF2 (Copro III-4Me))、八乙基卟啉-氟化锡配合物（SnF2 (0EP))、初卟啉-氟化 锡配合物（SnF2 (Etio I))、八乙基卟啉-氯化钼配合物（PtCl2 (0EP))。或者，可以使用具 有富η电子型杂芳环及缺η电子型杂芳环的杂环化合物诸如2-(联苯-4-基）-4,6-双 (12-苯基吲哚并[2,3-a]咔唑-11-基）-1，3,5_三嗪(简称：PIC-TRZ)。注意，特别优选使 用其富η电子型杂芳环与缺η电子型杂芳环直接结合的物质，在此情况下，富η电子型 杂芳环的施主性和缺η电子型杂芳环的受主性都提高，Si能级和?\能级之间的能量差变 小。
[0159] 注意，可以用作上述第一有机化合物120 (主体材料)、第二有机化合物122 (辅助 材料）以及第三有机化合物124 (客体材料）的材料不局限于以上所举出的物质。确定组 合，以便能够形成激基复合物，该激基复合物的发射光谱与第三有机化合物124 (客体材料） 的吸收光谱重叠，并且该激基复合物的发射光谱的峰值具有比第三有机化合物124(客体材 料）的吸收光谱的峰值更长的波长。
[0160] 当电子传输性材料用作第一有机化合物120 (主体材料）并且空穴传输性材料用 作第二有机化合物122 (辅助材料）时，载流子平衡可以由这些化合物的混合比控制。具体 地说，第一有机化合物120与第二有机化合物122的比例优选为1:9至9:1。
[0161] 电子传输层114是包含电子传输性高的物质的层。作为电子传输层114,除了上 述电子传输材料之外，可以使用金属配合物诸如三（8-羟基喹啉）铝(简称：Alq 3)、三（4-甲 基-8-羟基喹啉）铝(简称：Almq3)、双（10-羟基苯并[h]喹啉）铍(简称：BeBq 2)、BAlq、Zn 化(《)2、双[2-(2-羟基苯基)-苯并噻唑]锌(简称：211(8了2)2)。也可以使用杂芳族化合物 诸如2- (4-联苯基)-5- (4-叔丁基苯基)-l，3,4-噁二唑(简称：PBD)、1，3-双[5-(对叔丁 基苯基)-1，3,4_噁二唑-2-基]苯(简称：0XD-7)、3- (4-叔丁基苯基)-4-苯基-5- (4-联 苯基)-1，2,4_三唑(简称：TAZ)、3- (4-叔丁基苯基)-4- (4-乙基苯基)-5- (4-联苯基)-1， 2,4_三唑(简称：p-EtTAZ)、红菲咯啉(简称：BPhen)、浴铜灵(简称：BCP)或4,4'_双（5-甲 基苯并噁唑-2-基)均二苯代乙烯(简称：Bz0s)。也可以使用高分子化合物诸如聚（2, 5-吡 啶二基）（简称丹7)、聚[(9,9-二己基芴-2,7-二基)-共-(批啶-3,5-二基)](简称： PF_Py)或聚[(9,9_二半基莉_2, 7_二基）-共-(2, 2'-联批陡_6,6' -二基）](简称： PF-BPy)。在此所举出的物质主要是具有KT6cm2/VS或更高的电子迁移率的物质。注意，只 要是其电子传输性高于其空穴传输性的物质，上述物质之外的任何物质就可以用作电子传 输层114。
[0162] 电子传输层114不局限于单层，而也可以为包含上述任何物质的两层或更多层的 叠层。
[0163] 电子注入层115是包含电子注入性高的物质的层。作为电子注入层115,可以使 用碱金属或碱土金属的化合物诸如氟化锂（LiF)、氟化铯（CsF)、氟化钙（CaF 2)或锂氧化物 (Li0x)。也可以使用如氟化铒（ErF3)等稀土金属化合物。也可以使用上述用来形成电子传 输层114的任何物质。
[0164] 混合有有机化合物与电子给体(供体)的复合材料也可以用于电子注入层115。这 种复合材料的电子注入性及电子传输性优异，因为电子给体使得电子产生在有机化合物 中。在此情况下，有机化合物优选是在传输所产生的电子方面优异的材料。具体地，例如， 可以使用如上所述的形成电子传输层114的物质(例如，金属配合物和杂芳族化合物)。作 为电子给体，也可以使用对有机化合物呈现给电子性的物质。具体地，优选为碱金属、碱土 金属和稀土金属，可以举出锂、铯、镁、钙、铒、镱等。也优选为碱金属氧化物或碱土金属氧化 物，其例子包括锂氧化物、钙氧化物、钡氧化物。也可以使用如氧化镁等路易斯碱。也可以 使用如四硫富瓦烯(简称：TTF)等有机化合物。
[0165] 注意，上述空穴注入层111、空穴传输层112、发光层113、电子传输层114、电子注 入层115中的每一个可以通过如蒸镀法(例如，真空蒸镀法)、喷墨法或涂敷法等的方法形 成。
[0166] 在上述发光元件的发光层113中得到的发光穿过第一电极101和第二电极103中 的一方或双方取出到外部。因此，本实施方式中的第一电极101和第二电极103中的一方 或双方是具有透光性的电极。
[0167] 如上所述，在本实施方式所示的发光元件中，由于利用激基复合物的发射光谱与 第三有机化合物(客体材料）的吸收光谱之间的重叠的能量转移而可以提高能量转移的效 率；因此，该发光元件可以具有高发光效率。
[0168] 此外，本实施方式所示的发光元件具有其中用于发光层的具有空穴传输性的第二 有机化合物也包括在空穴传输层中的元件结构。通过这种结构可以由空穴传输层所具有的 第二有机化合物降低发光元件的驱动电压，尤其是接通电压。此外，在本发明的一个方式的 发光元件中，第二有机化合物以外的材料也包含在空穴传输层中；因此，与空穴传输层只由 第二有机化合物形成的情况不同，由于第二有机化合物以外的材料可以抑制从发光层的三 重激发态能的扩散，而可以实现具有高发光效率的良好的发光元件。
[0169] 另外，本实施方式所示的发光元件是本发明的一个方式，且尤其通过空穴传输层 和发光层的结构而表征。因此，当采用本实施方式所示的结构时，可以制造无源矩阵型发光 装置及有源矩阵型发光装置等。这些发光装置都包括在本发明中。
[0170] 注意，在有源矩阵型发光装置的情况下，对TFT的结构没有特别的限制。例如，可 以适当地使用交错型TFT或反交错型TFT。此外，形成在TFT衬底上的驱动电路也可以使 用η型TFT和p型TFT中的双方或者仅使用η型TFT或p型TFT中的一方形成。并且，对 用于TFT的半导体膜的结晶性没有特别的限制。例如，可以使用非晶半导体膜、结晶半导体 膜和氧化物半导体膜等。
[0171] 注意，本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的任何结构适当地组合。
[0172] 实施方式3 在本实施方式中，作为本发明的一个方式，将说明其中在多个发光层之间设置有电荷 产生层的发光元件（以下，称为串联型（tandem)发光元件)。
[0173] 本实施方式所示的发光元件是如图7A所示的在一对电极(第一电极301与第二电 极303)之间具有多个发光层(第一发光层311及第二发光层312)的串联型发光元件。
[0174] 在本实施方式中，第一电极301用作阳极，第二电极303用作阴极。注意，第一电 极301及第二电极303可以具有与实施方式2所示的结构类似的结构。此外，虽然多个发 光层(第一发光层311和第二发光层312)可以具有与实施方式1或2所不的结构类似的结 构，但是任意发光层也可以具有与实施方式1或2所示的结构类似的结构。换言之，第一发 光层311和第二发光层312的结构也可以是彼此相同或彼此不同的结构，并且可以是与实 施方式1或2所示的结构类似的结构。
[0175] 另外，电荷产生层313设置在多个发光层(第一发光层311和第二发光层312)之 间。该电荷产生层313具有当在第一电极301和第二电极303之间施加电压时将电子注入 到一个发光层中的功能和将空穴注入到另一个发光层中的功能。在本实施方式中，当以第 一电极301的电位高于第二电极303的方式施加电压时，电荷产生层313将电子注入到第 一发光层311中并将空穴注入到第二发光层312中。
[0176] 注意，考虑到光提取效率，电荷产生层313优选具有使可见光透射的性质(具体而 言，电荷产生层313具有40%或更高的可见光透射率)。另外，即使电荷产生层313的导电 率低于第一电极301或第二电极303的导电率，电荷产生层313也发挥作用。
[0177] 电荷产生层313也可以具有电子受体(受体)添加于空穴传输性高的有机化合物的 结构或者电子给体(供体）添加于电子传输性高的有机化合物的结构。或者，也可以层叠有 这两种结构。
[0178] 在电子受体添加于空穴传输性高的有机化合物的结构的情况下，作为空穴传输性 高的有机化合物，例如，可以使用芳族胺化合物诸如NPB、TPD、TDATA、MTDATA或4,4' -双 [N-(螺环-9,9' -联芴-2-基）-N-苯基氨基]联苯(简称：BSPB)等。在此所述的物质主 要是具有l〇_6cm 2/Vs或更高的空穴迁移率的物质。注意，上述物质之外的任何物质只要其 空穴传输性高于其电子传输性，就可以使用。
[0179] 另外，电子受体的例子包括7,7,8,8_四氰基_2,3,5,6_四氟醌二甲烷(简称： F4-TCNQ)、氯醌等。其他例子包括过渡金属氧化物。其他例子包括属于元素周期表中第4族 至第8族的金属的氧化物。具体而言，优选为氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钥、氧化 钨、氧化锰和氧化铼，这是因为它们具有高受电子性。在这些金属的氧化物中，氧化钥是特 别优选的，因为氧化钥在大气中稳定且具有低吸湿性，并且容易进行处理。
[0180] 另一方面，在电子给体添加于电子传输性高的有机化合物的结构的情况下，作为 电子传输性高的有机化合物，例如，可以使用具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金属配合物 诸如Alq、Almq 3、BeBq2、BAlq等。或者，可以使用具有噁唑基配体或噻唑基配体的金属配合 物诸如Ζη (Β0Χ)2*Ζη (BTZ)2。除了金属配合物之外，可以使用PBD、0XD-7、TAZ、BPhen、 BCP等。在此所述的物质主要是具有KT6cm2/VS或更高的电子迁移率的物质。注意，上述物 质之外的任何物质只要其电子传输性高于其空穴传输性，就可以使用。
[0181] 另外，作为电子给体，可以使用碱金属、碱土金属、稀土金属、属于元素周 期表中第13族的金属或它们的氧化物或碳酸盐。具体而言，优选使用锂（Li)、铯 (Cs)、镁（Mg)、钙（Ca)、镱（Yb)、铟（In)、氧化锂、碳酸铯等。也可以将如四硫萘并萘 (tetrathianaphthacene)等的有机化合物用作电子给体。
[0182] 通过使用任何上述材料形成电荷产生层313,可以抑制当层叠发光层时导致的驱 动电压的增大。
[0183] 虽然图7A示出具有两个发光层的发光元件，但是本发明也可以同样地应用于如 图7B所示的层叠有η个（η是3以上）发光层的发光元件。在如本实施方式的发光元件中 多个发光层设置在一对电极之间的情况下，通过将电荷产生层313设置在发光层之间，该 发光元件可以在保持低电流密度的同时实现高亮度区域中的发光。由于可以保持低电流密 度，所以该元件可以具有长寿命。当将该发光元件应用于照明时，可以减少因电极材料的电 阻导致的电压下降，由此实现大面积的均匀发光。此外，可以实现能够进行低电压驱动且低 耗电量的发光装置。
[0184] 此外，通过使各发光层的发射颜色互不相同，从发光元件整体可以得到所需颜色 的光。例如，在具有两个发光层的发光兀件中第一和第二发光层的发光颜色互补，可以使该 发光元件整体发射白色光。注意，术语"互补"意味着当颜色混合时得到非彩色的颜色关系。 换言之，通过从其发射颜色为互补色的物质发射的光的混合，可以得到白色发光。
[0185] 另外，上述内容应用于具有三个发光层的发光元件。例如，当第一发光层的发光颜 色是红色，第二发光层的发光颜色是绿色并且第三发光层的发光颜色是蓝色时，发光元件 整体可以发射白色光。
[0186] 注意，本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的任何结构适当地组合。
[0187] 实施方式4 在本实施方式中，将说明本发明的一个方式的发光装置。
[0188] 本实施方式所不的发光装置具有利用一对电极之间的光共振效应的光学微共振 器（micro optical resonator)(微腔)结构。如图8所示，该发光装置具有多个发光元件， 各发光兀件在一对电极(反射电极451与半透射?半反射电极452)之间至少具有EL层455。 另外，EL层455至少具有空穴传输层（未图示）和发光层454 (454R、454G及454B)，并且还 可以包括空穴注入层、电子传输层、电子注入层、电荷产生层等。
[0189] 第一发光元件450R具有在反射电极451上依次层叠有第一透明导电层453a，其 一部分包括第一发光层454B、第二发光层454G和第三发光层454R的EL层455,以及半透 射?半反射电极452的结构。第二发光元件450G具有在反射电极451上依次层叠有第二 透明导电层453b、EL层455以及半透射?半反射电极452的结构。第三发光元件450B具 有在反射电极451上依次层叠有EL层455及半透射?半反射电极452的结构。
[0190] 注意，在上述发光元件(第一发光元件450R、第二发光元件450G、第三发光元件 450B)中反射电极451、EL层455以及半透射?半反射电极452是共同的。第一发光层454B 发射从420nm到480nm的波长区域中具有峰值的光（λ B)。第二发光层454G发射从500nm到 550nm的波长区域中具有峰值的光（λ e)。第三发光层454R发射从600nm到760nm的波长 区域中具有峰值的光（λ κ)。由此，在发光兀件(第一发光兀件450R、第二发光兀件450G及 第三发光元件450Β)的每一个中，从第一发光层454Β、第二发光层454G及第三发光层454R 发射的光彼此重叠；由此，能够发射覆盖可见光区的宽（broad)发射光谱的光。注意，上述 波长满足λΒ< λ(；< 的关系。
[0191] 本实施方式所示的各发光元件都具有在反射电极451与半透射?半反射电极452 之间夹有EL层455的结构。从包括在EL层455中的各发光层向全方向射出的光由起光学 微共振器(微腔)作用的反射电极451和半透射?半反射电极452共振。注意，反射电极451 使用具有反射性的导电材料形成，且使用可见光反射率为40%至100%，优选为70%至100%， 电阻率为1 X 1(Γ2 Ω cm或更低的膜。另外，半透射?半反射电极452使用具有反射性的导电 材料和具有透光性的导电材料形成，且使用可见光反射率为20%至80%，优选为40%至70%， 电阻率为lX10_ 2Qcm或更低的膜。
[0192] 在本实施方式中，分别设置在第一发光兀件450R和第二发光兀件450G中的透明 导电层(第一透明导电层453a及第二透明导电层453b)的厚度在各发光元件之间彼此不 同，由此每个发光元件在从反射电极451到半透射?半反射电极452的光径长上彼此不同。 换言之，在从各发光元件的发光层发射的发射光谱宽的光中，在反射电极451与半透射?半 反射电极452之间被共振的波长的光可以增强，而在电极之间不共振的波长的光可以衰 减。因此，当各元件在从反射电极451到半透射?半反射电极452的光径长上彼此不同时， 可以取出不同波长的光。
[0193] 注意，光径长(也称为光学距离）表示为实际上的距离与折射率的乘积。在本实施 方式中，光径长是实际上的厚度与η (折射率)的乘积；就是说，光径长=实际上的厚度Xn。
[0194] 另外，在第一发光兀件450R中从反射电极451到半透射?半反射电极452的光径 长设定为πιλ K/2 (m是1或更大的自然数）；在第二发光元件450G中从反射电极451到半 透射?半反射电极452的光径长设定为m λ e/2 (m是1或更大的自然数)，在第三发光元件 450B中从反射电极451到半透射?半反射电极452的光径长设定为πιλ B/2 (m是1或更大 的自然数)。
[0195] 以此方式，从第一发光兀件450R主要取出在包括于EL层455中的第三发光层 454R中发射的光（λ ,)，从第二发光元件450G主要取出在包括于EL层455中的第二发光 层454G中发射的光（λ e)，并且从第三发光元件450Β主要取出在包括于EL层455中的第 一发光层454B中发射的光（λ B)。注意，从各发光兀件取出的光穿过半透射?半反射电极 452 -侧而射出。
[0196] 另外，严格而言，从反射电极451到半透射?半反射电极452的光径长为从反射电 极451中的反射区域到半透射?半反射电极452中的反射区域的距离。但是，难以准确地 确定反射电极451和半透射?半反射电极452中的反射区域的位置；因此假定将反射电极 451和半透射?半反射电极452中的任何位置设定为反射区域可以充分地获得上述效果。
[0197] 接着，因为在第一发光兀件450R中，从第三发光层454R发射的光中的由反射电极 451反射的光(第一反射光)与从第三发光层454R直接入射到半透射?半反射电极452的光 (第一入射光)发生干涉，所以将从反射电极451到第三发光层454R的光径长调节为（2η κ-1) λ κ/4(ηκ是1或更大的自然数)。通过调节光径长，第一反射光与第一入射光的相位可以彼 此匹配，并且可以放大从第三发光层454R发射的光。
[0198] 注意，严格而言，从反射电极451到第三发光层454R的光径长可以为从反射电极 451中的反射区域到第三发光层454R中的发光区域的光径长。但是，难以准确地确定反射 电极451中的反射区域和第三发光层454R中的发光区域的位置；因此假定将反射电极451 和第三发光层454R中的任何位置分别设定为反射区域和发光区域可以充分地获得上述效 果。
[0199] 接着，因为在第二发光兀件450G中，从第二发光层454G发射的光中的由反射电极 451反射的光(第二反射光)与从第二发光层454G直接入射到半透射?半反射电极452的光 (第二入射光)发生干涉，所以将从反射电极451到第二发光层454G的光径长调节为（2n e-l) 入74(?是1或更大的自然数)。通过调节光径长，第二反射光与第二入射光的相位可以彼 此匹配，并且可以放大从第二发光层454G发射的光。
[0200] 注意，严格而言，从反射电极451到第二发光层454G的光径长可以为从反射电极 451中的反射区域到第二发光层454G中的发光区域的光径长。但是，难以准确地确定反射 电极451中的反射区域和第二发光层454G中的发光区域的位置；因此假定将反射电极451 和第二发光层454G中的任何位置分别设定为反射区域和发光区域可以充分地获得上述效 果。
[0201] 接着，因为在第三发光兀件450B中，从第一发光层454B发射的光中的由反射电极 451反射的光(第三反射光)与从第一发光层454B直接入射到半透射?半反射电极452的光 (第三入射光)发生干涉，所以将从反射电极451到第一发光层454B的光径长调节为（2n B-l) λΒ/4(ηΒ是1或更大的自然数)。通过调节光径长，第三反射光与第三入射光的相位可以彼 此匹配，并且可以放大从第一发光层454Β发射的光。
[0202] 注意，严格而言，从反射电极451到第一发光层454Β的光径长可以为从反射电极 451中的反射区域到第一发光层454Β中的发光区域的光径长。但是，难以准确地确定反射 电极451中的反射区域和第一发光层454Β中的发光区域的位置；因此假定将反射电极451 和第一发光层454Β中的任何位置分别设定为反射区域和发光区域可以充分地获得上述效 果。
[0203] 注意，虽然在上述结构中的各发光元件都在EL层中包括多个发光层，但是本发明 不局限于此；例如，可以组合实施方式3所说明的串联型(叠层型）发光元件的结构，在此情 况下，在一个发光元件中设置多个发光层以在其间夹着电荷产生层。
[0204] 本实施方式所示的发光装置具有微腔结构，其中即使具有相同结构的EL层，也能 够提取根据发光元件不同的波长的光，因此不需要形成用于R、G和Β颜色的发光元件。因 此，由于容易实现更高的分辨率显示等，上述结构有利于全彩色显示器。另外，因为能够加 强预定波长的正面方向的发射强度，所以可以减小耗电量。上述结构在被应用于包括三种 或更多种颜色的像素的彩色显示器（图像显示装置）的情况下特别有效，但是也可以被应用 于照明等。
[0205] 注意，本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的任何结构适当地组合。
[0206] 实施方式5 在本实施方式中，将说明具有本发明的一个方式的发光元件的发光装置。
[0207] 该发光装置可以是无源矩阵型发光装置或有源矩阵型发光装置。注意，其他实施 方式所示的任何发光元件可以应用于本实施方式所示的发光装置。
[0208] 在本实施方式中，参照图9Α和9Β说明有源矩阵型发光装置。
[0209] 图9Α是示出发光装置的俯视图，图9Β是沿图9Α中的虚线Α-Β取的截面图。本实 施方式的有源矩阵型发光装置具有设置在元件衬底501上的像素部502、驱动电路部(源极 线驱动电路）503以及驱动电路部(栅极线驱动电路）504 (504a及504b)。像素部502、驱 动电路部503及驱动电路部504由密封剂505密封在元件衬底501与密封衬底506之间。
[0210] 此外，在元件衬底501上，设置有用来连接对驱动电路部503及驱动电路部504传 输来自外部的信号(例如，视频信号、时钟信号、起始信号或复位信号等）或电位的外部输入 端子的引导布线507。在此，示出作为外部输入端子设置柔性印刷电路板（FPC)508的例子。 虽然在此只示出FPC，但是印刷线路板（PWB)可以连接FPC。本说明书中的发光装置在其范 围内不仅包括发光装置本身，而且还包括设置有FPC或PWB的发光装置。
[0211] 接着，参照图9B说明截面结构。驱动电路部及像素部形成在元件衬底501上；在 此示出为源极线驱动电路的驱动电路部503及像素部502。
[0212] 示出形成有为η沟道型TFT509和p沟道型TFT510的组合的CMOS电路作为驱动 电路部503的例子。注意，包含在驱动电路部中的电路可以使用任意的各种电路诸如CMOS 电路、PM0S电路或匪0S电路形成。在本实施方式中，虽然说明驱动电路形成在衬底上的驱 动器一体型结构，但是驱动电路也可以形成在衬底的外部而不一定形成在衬底上。
[0213] 像素部502由多个像素形成，该像素中的每一个包括开关用TFT511、电流控制用 TFT512及与电流控制用TFT512的布线（源电极或漏电极）电连接的第一电极513。以覆盖 第一电极513的端部的方式形成有绝缘物514。在本实施方式中，使用正型的光敏丙烯酸树 脂形成绝缘物514。注意，在本实施方式中第一电极513用作阳极。
[0214] 另外，为了得到层叠在绝缘物514上的膜的良好覆盖率，该绝缘物514优选形成为 其上端部或下端部具有曲率的曲面。例如，在作为绝缘物514的材料使用正型的光敏丙烯 酸树脂的情况下，绝缘物514优选形成为在其上端部具备具有曲率半径（0. 2 μ m至3 μ m)的 曲面。绝缘物514可以使用负型光敏树脂或正型光敏树脂形成。不局限于有机化合物，可 以使用有机化合物或无机化合物诸如氧化硅、氧氮化硅等。
[0215] EL层515及第二电极516层叠在第一电极513上。在EL层515中，至少设置有 空穴传输层和发光层。实施方式1或实施方式2所不的结构可以应用于空穴传输层及发光 层。注意，在本实施方式中，第二电极516用作阴极。
[0216] 另外，发光元件517由第一电极513、EL层515及第二电极516的层叠结构形成。 作为第一电极513、EL层515及第二电极516的每一个，可以使用实施方式2所示的任何材 料。虽然未图示，但是第二电极516与外部输入端子FPC508电连接。
[0217] 虽然图9B的截面图仅示出一个发光元件517,但是在像素部502中以矩阵形状配 置有多个发光元件。发射三种颜色（R、G、B)的光的发光元件选择性地形成在像素部502中， 由此可以得到能够进行全彩色显示的发光装置。或者，也可以通过与滤色片组合来制造能 够进行全彩色显示的发光装置。
[0218] 再者，密封衬底506通过密封剂505与元件衬底501连接，由此发光元件517设置 在由元件衬底501、密封衬底506及密封剂505围绕的空间518中。注意，该空间518可以 填充有惰性气体(例如，氮和氩）或密封剂505。
[0219] 环氧类树脂优选用于密封剂505。这类材料优选尽量不允许水分和氧透 过。作为密封衬底506,除了玻璃衬底或石英衬底之外，可以使用由玻璃纤维增强塑料 (Fiberglass-Reinforced Plastics :FRP)、聚氟乙烯（PVF)、聚酯或丙烯酸树脂等形成的塑 料衬底。
[0220] 如上所述，可以得到有源矩阵型发光装置。
[0221] 注意，本实施方式所示的结构可以与其他实施方式所示的任何结构适当地组合。
[0222] 实施方式6 在本实施方式中，将说明电子设备，该电子设备都包括上述实施方式所示的本发明的 一个方式的发光装置。电子设备的例子包括影像拍摄装置诸如摄像机及数码相机、护目镜 型显示器、导航系统、音频重放装置(例如，车载音响、组合音响)、计算机、游戏机、便携式信 息终端(例如，便携式计算机、移动电话、智能手机、便携式游戏机、电子书阅读器及平板终 端)、设置有记录介质的图像重放装置(具体来说，能够重放如数字通用光盘（DVD :Digital Versatile Disc)等记录介质且安装有可以显示图像的显示装置的装置）等。参照图10至 10D、图11A至11D说明上述电子设备的具体例子。
[0223] 图10A示出本发明的一个方式的电视装置，该电视装置包括框体611、支撑基底 612、显示部613、扬声器部614、视频输入端子615等。在该电视装置中，本发明的一个方式 的发光装置可以应用于显示部613。因为本发明的一个方式的发光装置以低电压驱动且具 有高电流效率，所以通过应用本发明的一个方式的发光装置，可以获得耗电量降低的电视 装直。
[0224] 图10Β示出本发明的一个方式的计算机，该计算机包括主体621、框体622、显示部 623、键盘624、外部连接端口 625、指向装置626等。在该计算机中，本发明的一个方式的发 光装置可以应用于显示部623。因为本发明的一个方式的发光装置以低电压驱动且具有高 电流效率，所以通过应用本发明的一个方式的发光装置，可以获得耗电量降低的计算机。
[0225] 图10C示出本发明的一个方式的移动电话，该移动电话包括主体631、框体632、显 示部633、声音输入部634、声音输出部635、操作键636、外部连接端口 637、天线638等。在 该移动电话中，本发明的一个方式的发光装置可以应用于显示部633。因为本发明的一个方 式的发光装置以低电压驱动且具有高电流效率，所以通过应用本发明的一个方式的发光装 置，可以获得耗电量降低的移动电话。
[0226] 图10D示出本发明的一个方式的摄像机，该摄像机包括主体641、显示部642、框体 643、外部连接端口 644、遥控接收部645、影像接收部646、电池647、声音输入部648、操作键 649、取景部650等。在该摄像机中，本发明的一个方式的发光装置可以应用于显示部642。 因为本发明的一个方式的发光装置以低电压驱动且具有高电流效率，所以通过应用本发明 的一个方式的发光装置，可以获得耗电量降低的摄像机。
[0227] 图11Α至11D示出本发明的一个方式的便携式终端的例子。图11Α至11C示出便 携式终端5000,图11D示出便携式终端6000。
[0228] 图11Α、11Β及11C分别是便携式终端5000的正视图、侧面图及后视图。图11D是 便携式终端6000的正视图。
[0229] 便携式终端5000包括框体5001、显示部5003、电源按钮5005、正面相机5007、背 面相机5009、第一外部连接端子5011以及第二外部连接端子5013等。
[0230] 另外，显示部5003被合并在框体5001中，且可以用作触摸面板。例如，通过触摸 显示部5003上的图标5015等可以进行投递电子邮件或日程管理。另外，正面相机5007合 并在框体5001的正面一侧，由此可以拍摄使用者一侧的图像。背面相机5009组装在框体 5001的背面一侧，由此可以拍摄与使用者相反一侧的图像。另外，框体5001包括第一外部 连接端子5011及第二外部连接端子5013。例如，通过第一外部连接端子5011可以将声音 输出到耳机等，通过第二外部连接端子5013可以将数据移动。
[0231] 图11D中的便携式终端6000包括第一框体6001、第二框体6003、铰链部6005、第 一显示部6007、第二显示部6009、电源按钮6011、第一相机6013、第二相机6015等。
[0232] 第一显示部6007被合并在第一框体6001中。第二显示部6009被合并在第二框 体6003中。例如，第一显示部6007及第二显示部6009分别用作显示用面板及触摸面板。 通过在看第一显示部6007上显示的文字图标6017的同时触摸第二显示部6009上显示的 图标6019或键盘6021 (实际上为第二显示部6009上显示的键盘图像)，使用者可以进行图 像的选择以及文字的输入等。或者，第一显示部6007及第二显示部6009也可以分别是触 摸面板及显示用面板，或者，第一显示部6007及第二显示部6009可以是触摸面板。
[0233] 第一框体6001及第二框体6003由铰链部6005相连接并进行开闭。在上述结构 中，当携带便携式终端6000时，合并在第一框体6001中的第一显示部6007与合并在第二 框体6003中的第二显示部6009优选面向彼此，在此情况下，可以保护第一显示部6007和 第二显示部6009的表面(例如，塑料衬底)。
[0234] 或者，第一框体6001及第二框体6003可以由铰链部6005分离(所谓可转换型)。 由此，便携式终端6000的使用范围可以扩大，例如，以纵向使用第一框体6001且以横向使 用第二框体6003。
[0235] 另外，第一相机6013及第二相机6015可以拍摄3D图像。
[0236] 便携式终端5000及便携式终端6000可以无线发送及接收数据。例如，通过无线 网络连接，可以购买且下载所希望的数据。
[0237] 便携式终端5000及便携式终端6000可以具有其他功能，诸如显示各种各样的数 据(例如，静止图像、活动图像和文字图像）的功能、将日历、日期或时刻等显示在显示部上 的功能、对显示部上显示的数据进行操作或编辑的触摸输入的功能、通过各种各样的软件 (程序）控制处理的功能。此外，也可以包括检测装置诸如根据外光量可以使显示亮度最优 化的光检测器，或者如陀螺仪和加速度传感器的检测倾斜度的传感器。
[0238] 本发明的一个方式的发光装置可以应用于便携式终端5000的显示部5003和便携 式终端6000的第一显示部6007及/或便携式终端6000的第二显示部6009。因为本发明 的一个方式的发光装置可以以低电压驱动且具有高电流效率，所以通过应用本发明的一个 方式的发光装置，可以获得耗电量降低的便携式终端。
[0239] 如上所述，本发明的一个方式的发光装置的应用范围非常广泛，以致于该发光装 置可以用于各种领域的电子设备。通过使用本发明的一个方式的发光装置，可以获得耗电 量降低的电子设备。
[0240] 本发明的一个方式的发光装置也可以用作照明装置。参照图12A至12C说明照明 装置的具体例子。
[0241] 图12A示出使用本发明的一个方式的发光装置作为背光灯的液晶显示装置的例 子。图12A所示的液晶显示装置包括框体701、液晶面板702、背光灯703以及框体704。该 液晶面板702与驱动器IC705连接。本发明的一个方式的发光装置被用作背光灯703,并且 通过端子706供应电流。如上所述通过使用本发明的一个方式的发光装置作为液晶显示装 置的背光灯，可以获得耗电量低的背光灯。另外，由于本发明的一个方式的发光装置是面发 光的照明装置，并且能够扩大发光装置，所以可以扩大背光灯。因此，可以获得低耗电量的 大面积液晶显示装置。
[0242] 图12B示出本发明的一个方式的发光装置用于照明装置台灯的例子。图12B所示 的台灯包括框体801和光源802,并且本发明的一个方式的发光装置用作光源802。因为本 发明的一个方式的发光装置以低电压驱动且具有高电流效率，所以通过应用本发明的一个 方式的发光装置，可以获得耗电量降低的台灯。
[0243] 图12C示出本发明的一个方式的发光装置用于室内照明装置901的例子。由于本 发明的一个方式的发光装置也可以具有大面积，所以本发明的一个方式的发光装置可以用 作具有大面积的照明装置。因为本发明的一个方式的发光装置以低电压驱动且具有高电流 效率，所以通过应用本发明的一个方式的发光装置，可以获得耗电量降低的照明装置。在如 此本发明的一个方式的发光装置用于室内照明装置901的房间内，可以安装参考图10A所 说明的本发明的一个方式的电视装置902,来看公共广播及电影。
[0244] 注意，本实施方式可以与其他任何实施方式适当地自由组合。
[0245] 实施例1 在本实施例中，参照图13说明本发明的一个方式的发光元件(发光元件1)以及比较用 发光元件（比较发光元件2、比较发光元件3、比较发光元件4)。以下示出在本实施例中使用 的材料的化学式。

【权利要求】
1. 一种发光兀件，包括： 空穴传输层；以及 所述空穴传输层上的发光层， 其中，所述发光层包括具有电子传输性的第一有机化合物、具有空穴传输性的第二有 机化合物以及将三重激发态能转换成发光的第三有机化合物， 所述第一有机化合物和所述第二有机化合物的组合形成激基复合物， 并且，所述空穴传输层包括所述第二有机化合物以及具有空穴传输性的第五有机化合 物。
2. 根据权利要求1所述的发光元件，其中所述空穴传输层包括其?\能级高于所述第一 有机化合物的?\能级的第四有机化合物。
3. 根据权利要求1所述的发光元件，其中所述空穴传输层包括其?\能级高于所述第二 有机化合物的?\能级的第四有机化合物。
4. 根据权利要求1所述的发光元件， 其中所述第一有机化合物是缺η电子型杂芳族化合物， 所述第二有机化合物是富η电子型杂芳族化合物或芳族胺化合物， 并且所述第三有机化合物是磷光有机金属配合物。
5. -种包括根据权利要求1所述的发光元件的发光装置。
6. -种包括根据权利要求5所述的发光装置的电子设备。
7. -种包括根据权利要求5所述的发光装置的照明装置。
8. -种发光兀件，包括： 空穴注入层； 所述空穴注入层上的空穴传输层； 所述空穴传输层上的发光层； 所述发光层上的电子传输层；以及 所述电子传输层上的电子注入层， 其中，所述发光层包括具有电子传输性的第一有机化合物、具有空穴传输性的第二有 机化合物以及将三重激发态能转换成发光的第三有机化合物， 所述第一有机化合物和所述第二有机化合物的组合形成激基复合物， 并且，所述空穴传输层包括所述第二有机化合物以及具有空穴传输性的第五有机化合 物。
9. 根据权利要求8所述的发光元件，其中所述空穴传输层包括其?\能级高于所述第一 有机化合物的?\能级的第四有机化合物。
10. 根据权利要求8所述的发光元件，其中所述空穴传输层包括其?\能级高于所述第 二有机化合物的?\能级的第四有机化合物。
11. 根据权利要求8所述的发光元件， 其中所述第一有机化合物是缺η电子型杂芳族化合物， 所述第二有机化合物是富η电子型杂芳族化合物或芳族胺化合物， 并且所述第三有机化合物是磷光有机金属配合物。
12. -种包括根据权利要求8所述的发光元件的发光装置。
13. -种包括根据权利要求12所述的发光装置的电子设备。
14. 一种包括根据权利要求12所述的发光装置的照明装置。
【文档编号】H01L51/50GK104247076SQ201380020850
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年4月11日 优先权日:2012年4月20日
【发明者】濑尾哲史, 濑尾广美, 下垣智子 申请人:株式会社半导体能源研究所